DE19815656A1 - Measuring device for measuring the mass of a flowing medium - Google Patents
Measuring device for measuring the mass of a flowing mediumInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung geht aus von einer Vorrichtung zur Messung der Masse eines strömenden Mediums nach der Gattung des Anspruchs 1.The invention relates to a device for measuring the mass of a flowing Medium according to the preamble of claim 1.
Es ist bereits in der DE 44 07 209 A1 eine Vorrichtung vorgeschlagen worden, die einen sich quer zur Strömung des Mediums erstreckenden Trägerkörper hat, der steckbar in eine aus einer Begrenzungswandung der Strömung ausgenommene Öffnung eingeführt ist. Die Begrenzungswandung stellt beispielsweise eine Wandung eines Ansaugrohres dar, durch das hindurch eine Brennkraftmaschine Luft aus der Umgebung ansaugt. Der Trägerkörper hat eine längliche Form und besitzt an seinem in das strömende Medium ragenden, freien Endbereich einen Meßkanal, der vom Medium durchströmt wird. Im Meßkanal ist ein temperaturabhängiges Meßelement untergebracht, das in sogenannter mikromechanischer Bauweise ausgebildet ist. Derartige Meßelemente sind z. B. aus der DE 195 24 634 A1 bekannt und besitzen auf einem plattenförmigen Träger einen durch Ausätzen eines Siliziumwafers hergestellten Sensorbereich, der mit mehreren Widerstandsschichten wenigstens einen temperaturabhängigen Meßwiderstand bildet. Der Sensorbereich umfaßt nur einen kleinen Ausschnitt auf dem Träger und besitzt eine äußerst geringe Dicke, um mit schneller Reaktionszeit Änderungen der Strömungsgeschwindigkeit, beziehungsweise Änderungen der Masse des strömenden Mediums zu erfassen.A device has been proposed in DE 44 07 209 A1, which one has a support body extending transversely to the flow of the medium, which can be plugged into a opening excluded from a boundary wall of the flow is introduced. The Boundary wall represents, for example, a wall of an intake pipe through which an internal combustion engine draws air from the environment. The carrier body has an elongated shape and is free on its protruding into the flowing medium A measuring channel through which the medium flows. There is a in the measuring channel temperature-dependent measuring element housed in the so-called micromechanical Construction is formed. Such measuring elements are e.g. B. from DE 195 24 634 A1 known and have one on a plate-shaped carrier by etching one Silicon wafers manufactured sensor area, with multiple resistance layers forms at least one temperature-dependent measuring resistor. The sensor area includes only a small cutout on the carrier and has an extremely small thickness to with fast response time changes in flow rate, respectively To detect changes in the mass of the flowing medium.
Beim Betrieb der Brennkraftmaschine herrscht durch das Öffnen und Schließen der Einlaßventile der Brennkraftmaschine eine stark pulsierende Strömung im Ansaugrohr vor, die turbulenten Charakter hat. Der Einfluß der Pulsationen in der Strömung wird durch die Unterbringung des Meßelements im Meßkanal gedämpft. When the internal combustion engine is operating, the opening and closing of the Intake valves of the internal combustion engine before a strongly pulsating flow in the intake pipe, which has turbulent character. The influence of the pulsations in the flow is determined by the Housing the measuring element damped in the measuring channel.
Aus der DE 44 41 874 A1 ist es bekannt, an der Einlaßöffnung des Meßkanals ein Strömungshindernis vorzusehen, das eine meßkanalwirksame, definierte Strömungsablösung bewirkt. Bei diesem Strömungshindernis kann es sich z. B. um eine Stolperkante oder einen Stolperdraht handeln. Durch diese Maßnahme wird die Turbulenz in dem Strömungskanal verringert, was sich in einem reduzierten Meßsignalrauschen äußert.From DE 44 41 874 A1 it is known to insert an at the inlet opening of the measuring channel To provide flow obstacle that defined a measuring channel effective Flow separation causes. With this flow obstacle, it can e.g. B. a Tripping edge or trip wire. Through this measure, the turbulence reduced in the flow channel, which results in a reduced measurement signal noise expresses.
Aus der DE 43 40 882 A1 ist es bekannt, in einem Meßkanal einer Vorrichtung zur Messung der Masse eines strömenden Mediums eine Innenhülse mit Reibfläche vorzusehen. An der Reibfläche werden Wirbel induziert, die den Strömungswiderstand verändern und so zu einer beabsichtigten Meßkorrektur führen. Anstatt der Innenhülse können auch Lamellen als Mittel zur Strömungsbeeinflussung vorgesehen sein.From DE 43 40 882 A1 it is known to use a device in a measuring channel Measuring the mass of a flowing medium an inner sleeve with a friction surface to provide. Vortexes are induced on the friction surface, which are the flow resistance change and thus lead to an intended measurement correction. Instead of the inner sleeve lamellae can also be provided as a means of influencing the flow.
Die erfindungsgemäße Meßvorrichtung mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 hat demgegenüber den Vorteil, daß die Meßvorrichtung durch geeignete Dimensionierung der Erhebung besonders feinfühlig abgestimmt werden kann und durch die Pulsation der Strömung bedingte systematische Meßfehler beseitigt oder zumindest verringert werden können. Während durch geeignete Dimensionierung der Länge, des Strömungswiderstands und des Kanalquerschnitts des Meßkanals bereits eine grobe Minimierung des Pulsationsfehlers erreicht wird, kann durch Optimierung der Anordnung, der Form, der Länge, der Höhe und anderer Parameter der in der Umgebung der Auslaßöffnung des Umlenkkanals vorgesehenen Erhebung eine sehr feinfühlige Beeinflussung und somit Minimierung des Pulsationsfehlers erzielt werden.The measuring device according to the invention with the characterizing features of Claim 1 has the advantage that the measuring device by suitable Dimensioning of the survey can be coordinated particularly sensitively and by the pulsation of the flow eliminates or at least eliminates systematic measurement errors can be reduced. While by appropriately dimensioning the length, the Flow resistance and the channel cross section of the measuring channel is already a rough one Minimization of the pulsation error can be achieved by optimizing the arrangement, the shape, length, height and other parameters of those in the vicinity of the Exhaust opening of the deflection channel provided a very sensitive Influencing and thus minimizing the pulsation error can be achieved.
Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im Anspruch 1 angegebenen Meßvorrichtung möglich.The measures listed in the subclaims are advantageous Further developments and improvements of the measuring device specified in claim 1 possible.
Die Erhebung kann sowohl in einem der Hauptströmungsrichtung der Leitung zu gewandten Umgebungsbereich als auch in einem der Hauptströmungsrichtung der Leitung abgewandten Umgebungsbereich der Auslaßöffnung des Umlenkkanals vorgesehen sein. Beim Anbringen der Erhebung stromaufwärts der Auslaßöffnung wird der Pulsationsfehler in Richtung einer Minderanzeige verschoben. Umgekehrt wird bei der Anordnung der Erhebung in Hauptströmungsrichtung stromabwärts der Auslaßöffnung der Pulsationsfehler in Richtung einer Mehranzeige verschoben. The elevation can be in either the main flow direction of the line facing the surrounding area as well as in one of the main flow directions Surrounding area of the outlet opening of the deflection channel facing away from the line is provided be. When attaching the elevation upstream of the outlet opening, the Pulsation error shifted towards a reduced display. Conversely, the Arrangement of the elevation in the main flow direction downstream of the outlet opening of the Pulsation error shifted towards a multiple display.
Wenn die Erhebung in dem der Hauptströmungsrichtung zugewandten Umgebungsbereich der Auslaßöffnung vorgesehen ist, weist diese vorzugsweise eine Abrißkante auf, die entweder scharfkantig ausgebildet ist oder einen sehr kleinen Krümmungsradius aufweist. Dabei ist vorteilhafterweise die Erhebung so angeordnet, daß sie die Auslaßöffnung überragt, d. h. daß eine die Abrißkante berührende, sich senkrecht zu der Hauptströmungsrichtung der Leitung erstreckende Ebene die Auslaßöffnung schneidet. Vorzugsweise weist die Erhebung eine im wesentlichen dreieckförmige Querschnittskontur auf, wobei eine Ecke der dreieckförmigen Querschnittskontur die Abrißkante bildet und eine weitere Ecke der dreieckförmigen Querschnittskontur mit einem stromaufwärtigen Ende der Auslaßöffnung zusammenfällt.If the elevation in the surrounding area facing the main flow direction the outlet opening is provided, it preferably has a tear-off edge which is either sharp-edged or has a very small radius of curvature. The elevation is advantageously arranged so that it is the outlet opening towering over d. H. that a touching the tear-off edge, perpendicular to the Main flow direction of the line extending plane intersects the outlet opening. The elevation preferably has an essentially triangular cross-sectional contour , with a corner of the triangular cross-sectional contour forming the tear-off edge and another corner of the triangular cross-sectional contour with an upstream End of the outlet opening coincides.
Wenn die Erhebung in dem der Hauptströmungsrichtung abgewandten Umgebungsbereich der Auslaßöffnung angeordnet ist, ist es vorteilhaft, die Erhebung zumindest in einem der Hauptströmungsrichtung zugewandten Stirnbereich abzurunden. Vorzugsweise ist die Erhebung wellenförmig ausgeformt und stetig so gekrümmt, daß sie im bezüglich der Hauptströmungsrichtung der Leitung stromabwärtigen Bereich ohne Kantenbildung in eine Ebene übergeht, in welcher sich die die Auslaßöffnung aufweisende Außenfläche erstreckt. Es kommt dabei im Bereich der Erhebung zu einer relativ geringen Verwirbelung der Strömung und die Erhebung setzt der Hauptströmung der Leitung einen relativ geringen Strömungswiderstand entgegen.If the elevation in the surrounding area facing away from the main flow direction the outlet opening is arranged, it is advantageous to at least in one of the elevation Round the main flow direction facing forehead area. Preferably, the Elevation wave-shaped and continuously curved so that they are in relation to the Main flow direction of the line downstream area without edge formation in a Plane passes in which the outer surface having the outlet opening extends. There is a relatively low level of turbulence in the area of the survey Flow and the elevation puts the main flow of the line relatively small Flow resistance against.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung vereinfacht dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:Embodiments of the invention are shown in simplified form in the drawing and in the following description explained. Show it:
Fig. 1 in teilweiser Schnittdarstellung eine Seitenansicht einer erfindungsgemäß ausgebildeten Meßvorrichtung entsprechend einem ersten Ausführungsbeispiel, Fig. 1 in partial sectional view a side view of an inventive measuring device according to a first embodiment,
Fig. 2 eine ausschnittsweise, vergrößerte Schnittdarstellung einer Seitenansicht einer erfindungsgemäß ausgebildeten Meßvorrichtung entsprechend einem zweiten Ausführungsbeispiel, und FIG. 2 is a fragmentary, enlarged sectional view of a side view of a measuring device designed according to the invention in accordance with a second exemplary embodiment, and
Fig. 3 eine ausschnittsweise, vergrößerte Schnittdarstellung einer Seitenansicht einer erfindungsgemäß ausgebildeten Meßvorrichtung entsprechend einem dritten Ausführungsbeispiel. Fig. 3 is a fragmentary, enlarged sectional view of a side view of a measuring device designed according to the invention according to a third embodiment.
Fig. 1 zeigt in teilweiser Schnittdarstellung eine Seitenansicht einer mit 1 gekennzeichneten Meßvorrichtung, die zur Messung der Masse eines strömenden Mediums, insbesondere der Ansaugluftmasse von Brennkraftmaschinen, dient. Fig. 1 shows in partial section a side view of a measuring device marked with 1, for measuring the mass of a flowing medium, in particular the intake air mass of internal combustion engines, is used.
Die Meßvorrichtung 1 hat vorzugsweise eine schlanke, sich radial in Richtung einer Längsachse 10 länglich erstreckende, quaderförmige Gestalt und ist in eine aus einer Begrenzungswandung 5 einer Leitung 2 ausgenommenen Öffnung 6 beispielsweise steckbar eingeführt. Die Begrenzungswandung 5 stellt beispielsweise eine Wandung eines Ansaugrohres dar, durch das hindurch die Brennkraftmaschine Luft aus der Umgebung ansaugt. Die Begrenzungswandung 5 begrenzt einen Strömungsquerschnitt 7, der z. B. im Fall eines zylindrischen Ansaugrohres etwa einen kreisrunden Querschnitt aufweist, in dessen Mitte sich in axialer Richtung, parallel zur Begrenzungswandung 5 eine Mittelachse 11 erstreckt, die im Ausführungsbeispiel senkrecht zur Längsachse 10 der Meßvorrichtung 1 orientiert ist. Die Meßvorrichtung 1 ist mittels eines Dichtungsringes 3 in der Begrenzungswandung 5 abgedichtet und beispielsweise mittels einer nicht näher dargestellten Schraubverbindung mit dieser fest verbunden.The measuring device 1 preferably has a slim, cuboid shape which extends radially in the direction of a longitudinal axis 10 and is inserted, for example, in an opening 6 which is recessed from a boundary wall 5 of a line 2 . The boundary wall 5 represents, for example, a wall of an intake pipe through which the internal combustion engine sucks air from the environment. The boundary wall 5 limits a flow cross section 7 , the z. B. in the case of a cylindrical suction tube has a circular cross section, in the middle of which extends in the axial direction, parallel to the boundary wall 5, a central axis 11 which is oriented perpendicular to the longitudinal axis 10 of the measuring device 1 in the exemplary embodiment. The measuring device 1 is sealed by means of a sealing ring 3 in the boundary wall 5 and, for example by means of a screw connection, not shown, is firmly connected to the latter.
Die Meßvorrichtung 1 ragt mit einem im folgenden als Meßteil 17 bezeichneten Teil in das strömende Medium, wobei der Meßteil 17 beispielsweise etwa in der Mitte des Strömungsquerschnitts 7 von der Mittelachse 11 symmetrisch aufgeteilt wird, damit das strömende Medium ein im Meßteil 17 untergebrachtes temperaturabhängiges Meßelement 20 möglichst ohne störende Randeinflüsse der Begrenzungswandung 5 anströmt. In den Ausführungsbeispielen in den Fig. 1, 2 und 3 strömt das Medium von rechts nach links, wobei die Hauptströmungsrichtung durch entsprechende Pfeile 30 gekennzeichnet ist.The measuring device 1 protrudes into the flowing medium with a part referred to below as the measuring part 17 , the measuring part 17 being symmetrically divided, for example, approximately in the middle of the flow cross-section 7 by the central axis 11 , so that the flowing medium is a temperature-dependent measuring element 20 housed in the measuring part 17 flows as far as possible without disturbing edge influences of the boundary wall 5 . In the exemplary embodiments in FIGS. 1, 2 and 3, the medium flows from right to left, the main flow direction being identified by corresponding arrows 30 .
Die Meßvorrichtung 1 setzt sich einstückig aus dem Meßteil 17, einem Trägerteil 18 und einem Halteteil 19 zusammen und ist z. B. aus Kunststoff in Kunststoffspritzgußtechnik hergestellt. Das Meßelement 20 kann durch Ausätzen eines Halbleiterkörpers, beispielsweise eines Siliziumwafers, in sogenannter mikromechanischer Bauweise hergestellt werden und besitzt einen Aufbau, der z. B. der DE 195 24 634 A1 entnehmbar ist. Das Meßelement 20 hat einen durch Ausätzen entstandenen membranförmigen Sensorbereich 21, der in den Fig. 1 und 2 von einer Linie II begrenzt wird. Der Sensorbereich 21 hat eine äußerst geringe Dicke und besitzt mehrere, ebenfalls durch Ausätzen entstandene Widerstandsschichten, die wenigstens einen temperaturabhängigen Meßwiderstand und beispielsweise einen Heizwiderstand bilden. The measuring device 1 is made in one piece from the measuring part 17 , a carrier part 18 and a holding part 19 and is, for. B. made of plastic in plastic injection molding technology. The measuring element 20 can be produced by etching out a semiconductor body, for example a silicon wafer, in a so-called micromechanical construction and has a structure which, for. B. DE 195 24 634 A1 can be removed. The measuring element 20 has a membrane-shaped sensor region 21 which is formed by etching and which is delimited by a line II in FIGS . 1 and 2. The sensor region 21 has an extremely small thickness and has a plurality of resistance layers, likewise formed by etching, which form at least one temperature-dependent measuring resistor and, for example, a heating resistor.
Es ist auch möglich, das Meßelement 20 als sogenanntes Heißfilmsensorelement vorzusehen, dessen Aufbau beispielsweise der DE-OS 36 38 138 entnehmbar ist. Derartige Heißfilm-Sensorelemente besitzen ebenfalls auf einem plattenförmigen Substrat aufgebrachte einzelne Widerstandsschichten, die wenigstens einen temperaturabhängigen Meßwiderstand und beispielsweise wenigstens einen Heizwiderstand umfassen.It is also possible to provide the measuring element 20 as a so-called hot film sensor element, the structure of which can be found, for example, in DE-OS 36 38 138. Such hot film sensor elements also have individual resistance layers applied to a plate-shaped substrate, which comprise at least one temperature-dependent measuring resistor and, for example, at least one heating resistor.
Die einzelnen Widerstandsschichten des Meßelements 20, bzw. des Sensorelements 21, sind mittels im Innern der Meßvorrichtung 1 verlaufenden Anschlußleitungen 22 mit einer in der Fig. 1 gestrichelt dargestellten elektronischen Auswerteschaltung 23 elektrisch verbunden. Die elektronische Auswerteschaltung 23 enthält beispielsweise eine brückenähnliche Widerstandsmeßschaltung. Die Auswerteschaltung 23 ist z. B. im Trägerteil 18 oder im Halteteil 19 der Meßvorrichtung 1 untergebracht. Mit einer am Halteteil 19 vorgesehenen Steckverbindung 24 können die von der Auswerteschaltung 23 bereitgestellten elektrischen Signale beispielsweise einem weiteren elektronischen Steuergerät zur Auswertung zugeführt werden, welches unter anderem Funktionen der elektronischen Leerlaufsteuerung oder der Motorleistungssteuerung der Brennkraftmaschine steuert. Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist das Meßelement 20 in ein Plättchen 26, vorzugsweise aus Metall eingelassen, das eine der Hauptströmungsrichtung 30 entgegengerichtete Schneide 27 aufweisen kann. Auf eine ausführliche Beschreibung der Funktion und des Aufbaus des temperaturabhängigen Meßelements 20 wird verzichtet, da dies der Fachmann dem Stand der Technik entnehmen kann.The individual resistance layers of the measuring element 20 , or of the sensor element 21 , are electrically connected to an electronic evaluation circuit 23 shown in dashed lines in FIG. 1 by means of connecting lines 22 running inside the measuring device 1 . The electronic evaluation circuit 23 contains, for example, a bridge-like resistance measuring circuit. The evaluation circuit 23 is, for. B. in the carrier part 18 or in the holding part 19 of the measuring device 1 . With a plug-in connection 24 provided on the holding part 19 , the electrical signals provided by the evaluation circuit 23 can be fed to a further electronic control unit for evaluation, for example, which controls functions of the electronic idle control or the engine power control of the internal combustion engine, among other things. In the exemplary embodiment shown, the measuring element 20 is embedded in a plate 26 , preferably made of metal, which can have a cutting edge 27 which is opposite to the main flow direction 30 . A detailed description of the function and structure of the temperature-dependent measuring element 20 is dispensed with, since the person skilled in the art can see this from the prior art.
Der Meßteil 17 der Meßvorrichtung 1 besitzt beispielsweise eine quaderförmige Gestalt, einen sich in axialer Richtung im Meßteil 17 erstreckenden Meßkanal 33 und einen z. B. eine S-Form aufweisenden Umlenkkanal 34. Der Meßkanal 33 erstreckt sich in Richtung der Mittelachse 11 axial im Meßteil 17 von einer, z. B. einen rechteckförmigen Querschnitt aufweisenden Einlaßöffnung 36 bis zu einer Mündung 35. Der Meßkanal 33 ist von einer der Mittelachse 11 entfernteren Oberfläche 38 und einer der Mittelachse 11 näheren Unterfläche 37 sowie zwei Seitenflächen begrenzt. Anstelle den Meßkanal 33 exzentrisch zur Mittelachse 11 anzuordnen, ist es auch möglich, diesen zentrisch oder im Bereich der Mittelachse 11 der Begrenzungswandung 5 anzuordnen. Das plattenförmige Meßelement 20 ist im Meßkanal 33 mit seiner größten Erstreckung radial in Richtung der Längsachse 10 orientiert und wird symmetrisch von dieser aufgeteilt. Das Meßelement 20 ist mit einem seiner schmalen Enden einseitig im Trägerteil 18 an der Oberfläche 38 gehalten, so daß dieses mit seinen beiden Seitenflächen in etwa parallel zur Mittelachse 11 vom Medium umströmt wird. Das Medium strömt von der Einlaßöffnung 36 des Meßkanals 33 zum Meßelement 20 und von diesem in den Umlenkkanal 34, um den Umlenkkanal 34 in radialer Richtung in Richtung eines in den Fig. 1 und 2 eingezeichneten Pfeils 31 aus einer Auslaßöffnung 46 zu verlassen.The measuring part 17 of the measuring device 1 has, for example, a cuboid shape, a measuring channel 33 extending in the axial direction in the measuring part 17 and a z. B. an S-shaped deflection channel 34 . The measuring channel 33 extends axially in the direction of the central axis 11 in the measuring part 17 from one, for. B. has a rectangular cross-section inlet opening 36 to a mouth 35th The measuring channel 33 is delimited by a surface 38 which is more distant from the central axis 11 and a lower surface 37 closer to the central axis 11 and two side surfaces. Instead of arranging the measuring channel 33 eccentrically to the central axis 11 , it is also possible to arrange it centrally or in the region of the central axis 11 of the boundary wall 5 . The plate-shaped measuring element 20 is oriented in the measuring channel 33 with its greatest extent radially in the direction of the longitudinal axis 10 and is divided symmetrically by the latter. The measuring element 20 is held with one of its narrow ends on one side in the carrier part 18 on the surface 38 , so that the medium flows around it with its two side surfaces approximately parallel to the central axis 11 . The medium flows from the inlet opening 36 of the measuring channel 33 to the measuring element 20 and from there into the deflection channel 34 in order to leave the deflection channel 34 in the radial direction in the direction of an arrow 31 shown in FIGS . 1 and 2 from an outlet opening 46 .
Das aus der Auslaßöffnung 46 herausströmende Medium vermischt sich anschließend wieder mit dem um die Meßvorrichtung 1 herumströmenden Medium. Die Auslaßöffnung 46 besitzt wie der Umlenkkanal 34 beispielsweise einen rechteckförmigen Querschnitt und ist an einer parallel zur Mittelachse 11 orientierten Außenfläche 45 des Meßteils 17 vorgesehen. Bezüglich der Hauptströmungsrichtung 30 stromaufwärts der rechteckförmigen Auslaßöffnung 46 schließt sich quer zur unteren Außenfläche 45 eine der Hauptströmungsrichtung 30 entgegenstehende Berandungsfläche 42 des Meßteils 17 an, die stromaufwärts der Einlaßöffnung 36 in abgerundeter Form von der Außenfläche 45 zur Unterfläche 37 des Meßkanals 33 bis an die Einlaßöffnung 36 führt.The medium flowing out of the outlet opening 46 then mixes again with the medium flowing around the measuring device 1 . Like the deflection channel 34 , the outlet opening 46 has, for example, a rectangular cross section and is provided on an outer surface 45 of the measuring part 17 oriented parallel to the central axis 11 . With respect to the main direction of flow 30 upstream of the rectangular outlet opening 46 includes transversely to the bottom outer surface 45 a of the main flow direction 30 opposing boundary surface 42 of the measuring part 17 at upstream of the inlet opening 36 in a rounded shape of the outer surface 45 to the bottom surface 37 of the measuring channel 33 to the inlet port 36 leads.
Erfindungsgemäß ist an der die Auslaßöffnung 46 aufweisenden Außenfläche 45 der Meßvorrichtung 1 in der Umgebung der Auslaßöffnung 46 zumindest eine Erhebung 50 vorgesehen. 45 of the measuring device 1 according to the invention is provided at least in the vicinity of the outlet port 46 has a ridge 50 at the outlet opening 46 having outer surface.
In dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Erhebung 50 in einem der Hauptströmungsrichtungen 30 zugewandten Umgebungsbereich 51 der Auslaßöffnung 46 angeordnet und weist eine Abrißkante 51 auf. In dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Abrißkante scharfkantig ausgebildet.In the embodiment shown in FIG. 1, the elevation 50 is arranged in a surrounding area 51 of the outlet opening 46 facing the main flow directions 30 and has a tear-off edge 51 . In the embodiment shown in Fig. 1, the tear-off edge is formed with sharp edges.
Fig. 2 zeigt die Meßvorrichtung 1 im Bereich der Mittelachse 11 in einer vergrößerten Darstellung. Bereits beschriebene Elemente sind mit übereinstimmenden Bezugszeichen versehen. Der Unterschied zu dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel besteht lediglich darin, daß die Abrißkante 52 bei dem in Fig. 2 gezeigten Ausführungsbeispiel nicht scharfkantig ausgebildet ist, sondern einen sehr kleinen Krümmungsradius r aufweist. Fig. 2 shows the measuring device 1 in the region of the central axis 11 in an enlarged view. Elements already described are provided with the same reference numerals. The only difference from the embodiment shown in FIG. 1 is that the tear-off edge 52 in the embodiment shown in FIG. 2 is not sharp-edged but has a very small radius of curvature r.
Sowohl bei dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel mit scharfkantiger Abrißkante 52 als auch bei dem in Fig. 2 dargestellten Ausführungsbeispiel mit abgerundeter Abrißkante 52 überragt die Erhebung 50 jeweils das bezüglich der Hauptströmungsrichtung 30 stromaufwärtige Ende 53 der Auslaßöffnung 46. Anders ausgedrückt schneidet eine die Abrißkante 52 berührende, sich senkrecht zu der Hauptströmungsrichtung 30 der Leitung 2 erstreckende Ebene 54 die Auslaßöffnung 46. Die Erhebung 50 weist eine im wesentlichen dreieckförmige Querschnittskontur auf, wobei eine Ecke der dreieckförmigen Querschnittskontur die Abrißkante 52 bildet und eine weitere Ecke der dreieckförmigen Querschnittskontur mit dem bezüglich der Hauptströmungsrichtung 30 der Leitung 2 stromaufwärtigen Ende 53 der Auslaßöffnung 46 zusammenfällt. Eine dritte Ecke der dreieckförmigen Querschnittskontur bildet einen Berührungspunkt 55, an welchem die Erhebung 50 in die gekrümmte Berandungsfläche 42 übergeht.Both in the embodiment shown in FIG. 1 with a sharp-edged tear-off edge 52 and in the embodiment shown in FIG. 2 with a rounded tear-off edge 52, the elevation 50 projects above the upstream end 53 of the outlet opening 46 with respect to the main flow direction 30 . In other words, a plane 54 touching the tear-off edge 52 and extending perpendicular to the main flow direction 30 of the line 2 intersects the outlet opening 46 . The elevation 50 has a substantially triangular cross-sectional contour, one corner of the triangular cross-sectional contour forming the tear-off edge 52 and another corner of the triangular cross-sectional contour coinciding with the upstream end 53 of the outlet opening 46 with respect to the main flow direction 30 of the line 2 . A third corner of the triangular cross-sectional contour forms a contact point 55 at which the elevation 50 merges into the curved boundary surface 42 .
Durch die Anordnung der Erhebung 50 in dem der Hauptströmungsrichtung 30 zugewandten Umgebungsbereich 51 der Auslaßöffnung 46 wird erreicht, daß ein ohne die Erhebung 50 als systematischer Meßfehler auftretender Pulsationsfehler in Richtung einer Minderanzeige verschoben und daher kompensiert wird.The arrangement of the elevation 50 in the surrounding area 51 of the outlet opening 46 facing the main flow direction 30 ensures that a pulsation error occurring as a systematic measurement error without the elevation 50 is shifted in the direction of a reduced display and is therefore compensated for.
Fig. 3 zeigt ein drittes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Meßvorrichtung 1, wobei die Erhebung 50 in einem der Hauptströmungsrichtung 30 abgewandten Umgebungsbereich 60 der Auslaßöffnung 46 angeordnet ist. Dabei ist die Erhebung 50 wellenförmig ausgeformt und ist in einem der Hauptströmungsrichtung 30 zugewandten Stirnbereich 61 abgerundet. In dem Stirnbereich 61 der Erhebung 50 wird ein Staudruck aufgebaut, welcher die Durchströmung des Meßkanals 33 und des Umlenkkanals 34 erschwert. Ein als systematischer Meßfehler auftretender Pulsationsfehler wird in Richtung einer Mehranzeige verschoben und kann entsprechend kompensiert werden. Gleichzeitig wird im Fall einer Rückströmung in der Leitung 2 entgegen der Hauptströmungsrichtung 30 einer Durchströmung des Umlenkkanals 34 und des Meßkanals 33 in Rückströmungsrichtung entgegengewirkt. Fig. 3 shows a third embodiment of the measuring device 1 according to the invention, wherein the elevation of the outlet port 46 is disposed 50 in a direction 30 around the main flow region remote 60th The elevation 50 is wave-shaped and is rounded in an end region 61 facing the main flow direction 30 . In the front area 61 of the elevation 50 , a dynamic pressure is built up, which impedes the flow through the measuring channel 33 and the deflection channel 34 . A pulsation error occurring as a systematic measurement error is shifted in the direction of a multiple display and can be compensated accordingly. At the same time, in the event of a backflow in line 2 , counterflow to the main flow direction 30 counteracts a flow through the deflection channel 34 and the measurement channel 33 in the backflow direction.
Wie aus Fig. 3 zu erkennen, ist die Erhebung 50 bei dem in Fig. 3 dargestellten Ausführungsbeispiel stetig gekrümmt und geht im bezüglich der Hauptströmungsrichtung 30 stromabwärtigen Bereich 62 ohne Kantenbildung in eine Ebene 63 über, in welcher sich die die Auslaßöffnung 46 aufweisende Außenfläche 45 erstreckt.As can be seen from FIG. 3, the elevation 50 in the exemplary embodiment shown in FIG. 3 is continuously curved and merges in the region 62 downstream with respect to the main flow direction 30 without forming an edge into a plane 63 in which the outer surface 45 having the outlet opening 46 is located extends.
Während durch geeignete Dimensionierung der Länge, des Strömungswiderstands und das Kanalquerschnitts des Meßkanals 33 und des Umlenkkanals 34 in der Praxis auftretende Pulsationsfehler bereits grob minimiert werden können, ist es durch die zumindest eine erfindungsgemäß vorgesehene Erhebung 50 im Umgebungsbereich der Auslaßöffnung 46 des Umlenkkanals 34 möglich, die Pulsationsfehler sehr feinfühlig zu kompensieren und somit zu beseitigen. Je nachdem, ob die Meßvorrichtung 1 ohne die erfindungsgemäßen Erhebungen 50 aufgrund der Pulsationsfehler zu einer Minderanzeige oder Mehranzeige neigt, ist die Erhebung 50 entweder in dem der Hauptströmungsrichtung 30 zugewandten Umgebungsbereich 51 entsprechend den in den Fig. 1 und 2 dargestellten Ausführungsbeispielen oder dem der Hauptströmungsrichtung 30 abgewandten Umgebungsbereich 60 der Auslaßöffnung 46 entsprechend dem in Fig. 3 dargestellten Ausführungsbeispiel anzuordnen. Versuche haben ergeben, daß bereits eine Erhöhung der Erhebung 50 um ca. 0,5 mm zu einer Verringerung des Pulsationsfehlers um 5% bis 10% führt. Durch Optimierung der Höhe und der Form der Erhebung 50 kann daher der Pulsationsfehler weitgehend verringert oder gar beseitigt werden.While suitable dimensioning of the length, the flow resistance and the channel cross section of the measuring channel 33 and the deflection channel 34 can already roughly minimize pulsation errors that occur in practice, it is possible by the at least one elevation 50 provided according to the invention in the vicinity of the outlet opening 46 of the deflection channel 34 . to compensate the pulsation errors very sensitively and thus eliminate them. Depending on whether the measuring device 1 without the elevations 50 according to the invention tends to display less or display more due to the pulsation errors, the elevation 50 is either in the surrounding area 51 facing the main flow direction 30 in accordance with the exemplary embodiments shown in FIGS . 1 and 2 or that of the main flow direction 30 surrounding area 60 of the outlet opening 46 to be arranged according to the embodiment shown in FIG. 3. Experiments have shown that increasing the elevation 50 by approximately 0.5 mm leads to a reduction in the pulsation error by 5% to 10%. By optimizing the height and shape of the elevation 50 , the pulsation error can therefore be largely reduced or even eliminated.
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